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水电厂调节特点及作用：水轮发电机组启动快，开停机迅速，操作简单，并可迅速改变其发出的功率。同时，水轮发电机组的频繁起动和停机，不会消耗过多的能量，而且在较大的负荷变化范围内仍能保持较高的效率。作用：担负系统的调频、调峰、发电任务；担负系统的备用容量（热备用：发电机组可发出的最大功率与发电负荷之差冷备用：未运行发电机组可能发出的最大功率）。备用容量：负荷备用，事故备用，检修备用，国民经济备用。水电厂自动运行的目的：提高工作的可靠性和运行的经济性；保证电能质量（电压和频率，波形符合要求）；提高劳动生产率、改善劳动条件和减少运行人员等。水电厂自动运行的内容：1.自动控制水轮发电机组的运行，实现开停机和并列，发电转调相和调相转发电等自动控制程序。2.自动维持水轮机发电机组的经济运行。3.完成对水轮发电机组及其辅助设备运行工况的监视和对辅助设备的自动控制。4.完成对主要电气设备（主变压器、母线、和输电线路）的控制、监视和保护。5.完成对水工建筑物运行工况的控制和监视（闸门工作状态的控制和监视、拦污栅是否堵塞的监视、上下游水位的测量监视、引水压力钢管的保护）在保证两侧相序一致的条件下，允许断路器并列的理想条件为：（1）电压幅值相等，UG=US或UGM=USM，（2）电压角频率相等或电压频率相等，（3）合闸瞬间的相角差为零。准同期并列的实际条件：1）电压差不超过5%-10%；2）相角差δ在并列瞬间应接近于零，不大于10度；3）频率差不超过0.2%-0.5%的额定频率。同期的意义：一方面，可提高供电的可靠性和电能质量；另一方面，可使负荷分配更加合理，减少系统的备用容量并充分利用各种动力资源，达到经济运行的目的。水轮发电机组同期并列方式：准同期并列和自同期并列。（准同期方式是将发电机组调整到符合并网条件后，在发出断路器的合闸命令；自同期方式是将未加励磁电流的发电机组的转速升到接近额定转速，再闭合断路器，然后立即合上励磁开关供给励磁电流，在发电机电势逐渐增长的过程中由系统将发电机组拉入同步运行。）采用准同期并列时应避免非同期并列，采用自同期并列时，存在短时间的电流冲击，造成电压下降，但在0.5s~1s或稍长时间后即可恢复到额定值的95%以上。同期点：用于同期并列的断路器，即称为同期点。一般说来，如果一个断路器断开后，两侧都有电源且不同步时，即两侧的电压幅值、频率或相位不同时，则这两个断路器就应该是同期点。同期点的选择应当满足水电厂正常的操作要求，并在系统发生故障时，能进行灵活的操作，满足系统的正常需求。其可分为发电机同期，变压器同期与母线同期三种。自动准同期装置:从控制功能上看主要包括频差控制单元、压差控制单元、合闸信号控制单元及电源四部分组成将发电机并入系统时，应遵循如下原则：（1）出口断路器合闸，冲击电流应尽可能小，其瞬间最大值一般不超过1~2倍定子额定电流；（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。发电机端电压与系统电压之差。正弦整步电压具有以下的特点：1、正弦整步电压周期与频差绝对值成反比，反映频差大小；2、整步电压的最低点反映压差大小；3、δ=0°，整步电压出现最小值,δ=180°，整步电压出现最大值。信号元件的作用1）剪断销信号器：用于监视水轮机导叶连杆的剪断销是否断裂。2）液位信号器：用来对机组推力轴承油槽和其他油槽内油位进行监视，以及对机组顶盖漏水水位、厂房集水井水位、调相时水轮机转轮室以下尾水管内水位的自动控制。3）示流信号器：用于监视机组轴承油槽冷却水和水轮机橡胶轴承润滑水及冷却水等的流态，当水流流速很小或完全断流时，示流信号器发出信号，使备用水源投入或延时使机组停机。4）压力信号器：用于监视油、水、气系统的压力。5）转速信号器：用来监视机组的转速，并根据机组不同的转速信号，对机组进行保护和自动控。6）温度信号器：用于监视发电机推力、上下导轴承、水轮机导轴承的温度，监视发电机定子线圈、铁芯温度和监视发电机空气冷却器进出口气温、轴承油槽油温等。当温度升高至允许上限值时，发出故障信号。当温度继续上升至危险的过高值时，发出事故信号，并作用于机组事故停机。执行元件作用1）电磁阀：用于油、水、气管路的自动控制，它将电气信号转换为管路自动启闭的机械信号。2）DK电磁空气阀：用于机组的制动系统和主阀密封围带压缩空气管路的通断自动控制。（3）电磁配压阀：是一种由电磁铁控制的滑阀，主要用于液压系统的油管路上，借以变换被控液压元件的油流方向，实现远方控制。蝶阀开启自动控制条件：1.水轮机导叶处于全关位置，其主令开关接点闭合；2.蝶阀在全关位置，其端节点位置闭合；3.机组无事故，停机继电器未动作；4.蝶阀关闭继电器未动作。同步发电机励磁控制系统的任务：1）调节电压（维持机端或系统中某点电压在给定水平）；2)控制无功功率的合理分配；3）提高电力系统运行稳定性（静态，暂态，动态）；4）改善电力系统运行条件；5）根据水轮发电机组要求实行强行减磁。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机安全运行，而且还能改善电力系统的稳定条件同步发电机励磁控制系统基本要求：1）对励磁调节器的要求（1）自动电压调节器应保证能在发电机空载额定电压的70%～110%范围内进行稳定、平滑地调节。2）励磁调节器应能合理分配机组间的无功功率，励磁调节器应保证同步发电机端电压调差率的整定范围不小于±15%（3）励磁调节器应能迅速反映系统故障，具备强行励磁、快速灭磁等功能，以提高系统的暂态稳定、改善系统的运行条件以及保障发电机的安全。4）对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器应无失灵区。5）装置结构简单、可靠，反应速度快运行维护方便。2）对励磁功率单元的要求（1）励磁功率单元应有足够的调节容量，以适应各种运行工况的要求。当同步发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电压和电流的1.1倍时，励磁系统应保证能连续运行。2）励磁功率单元应具有足够励磁顶值电压。（励磁系统顶值电压：指在规定条件下，励磁系统能够提供的最大直流电压。励磁系统顶值电压与额定励磁电压之比称为顶值电压倍数（强励倍数）。50MW及以上水轮发电机一般不低于2；其他一般不低于1.6；励磁系统允许强励时间应不小于10s。）（3）励磁功率单元应具有足够的励磁响应速度。静止励磁系统的优点（1）励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，设备维护简单，可靠性高。（2）取消了励磁机，可缩短主轴长度，减小基建投资。（3）有晶闸管直接控制励磁电压，可以获得较快的响应速度。（4）由发电机机端获取励磁能量，由于机端电压与转速的一次方成正比，故静止励磁系统的励磁电压与转速的一次方成正比，而同轴励磁机励磁系统输出的励磁电压与转速的二次方成比例，因此，甩负荷时静止励磁系统机组的过电压低。励磁控制系（统的动态指标：1，励磁系统的超调量和调节时间（空载额定电压情况下，阶跃响应为+10%，发电机电压超调量应不大于阶跃量的50%，摆动次数不超过3次，调节时间不超过10s）；2，励磁控制系统零起升压时的超调量和调节时间（不超过额定值的15%，调节时间应不大于10s，电压摆动次数不大于3次）；3.甩负荷（发电机电压起调量不大于15%额定值，振荡次数不超过3次调节时间不大于10s）在a90时，输出平均电压Ud为负值，三相桥式全控整流电路工作在逆变状态将直流变为交流。微机励磁调节器：主控单元（由CPU，存储器及总线接口等部分组成，控制算法，辅助控制，协调整个励磁调节器的运行，是其核心单元），人机界面（人机之间的信息交换），通信接口（完成励磁调节器与计算机监控系统之间的信息交换）移相触发单元移相触发单元的任务，是将PID调节单元输出控制信号uc的变化，转变为脉冲相位的变化，并以此脉冲触发三相全控整流桥（即励磁系统的功率输出部分）的晶闸管，使其控制α随uc的变化而改变，从而达到自动调节励磁的目的。励磁调节器的辅助控制（不参与正常情况下的自动控制，仅在非正常工况下，需要调节器具有某些特有的限制功能起相应的控制功能）作用：1）瞬时电流限制与磁场热容量限制：瞬时电流限制器的作用是限制励磁电流的最大值（顶值），以防止超出设计允许的强力倍数，避免励磁功率单元及转子绕组超过极限运行而损坏；磁场热容量限制器是一种磁场发热保护。它的作用是防止发电机励磁绕组因励磁电流过大而发生过热。当励磁电流超过额定励磁电流时，随着时间的增加，转子绕组发热升温可能超过允许值2）最小励磁（欠励）限制器：当系统处于小负荷时，为避免电网无功过剩（电容电流增大）而使系统电压升高，利用同步发电机转入进相运行（欠励运行），吸收系统中过剩的感性无功功率，改善系统的电压品质。3）电压/频率限制器：它的作用是限制发电机端电压和频率的比值，防止发电机与其连接的主变压器由于电压过高和频率过低引起铁芯饱和过热。励磁控制系统调节特性和并联机组的无功分配：调整的内容包括调差系数的调整和调节特性的平移。在励磁调节器中设置了调差单元和电压整定环节，调差单元用来改变调差系数，电压整定环节则用来平移调差特性。灭磁系统的作用：是当发电机内部及外部发生诸如短路、接地等事故时迅速切断发电机的励磁，并将储存在励磁绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中。要求：1）灭磁装置动作后，应使发电机最终剩磁低于能维持短路点电弧的数值。（2）灭磁过程中，发电机转子励磁绕组所承受的灭磁过电压不超过规定的倍数。（3）灭磁时间尽可能短。理论上，理想灭磁过程为：在保证灭磁过电压不超过转子励磁绕组容许值的前提下，励磁电流保持最大速度衰减，直到灭磁过程结束。灭磁方式：1）线性电阻灭磁2）灭弧栅灭磁3）逆变灭磁4）非线性电阻灭磁5）交流灭磁。电力系统频率和有功功率的自动控制：KL*=dPL*/dfn根据国内外的一些系统实测，有功负荷与频率的关系在允许频率范围内接近直线KL*=tanβ=△PL*△fn其值一般在1~3之间。有功负荷PL随频率f而改变的特性称为负荷的功率-频率特性，是负荷的静态频率特性空气压缩装置的自动控制:在大中型水电站中，必须实现空气压缩装置的自动控制。空气压缩装置的自动控制应实现下列操作：①自动向贮气罐充气，维持贮气罐的气压在规定的工作压力范围内；②在空压机起动或停止过程中，自动关闭或打开空压机的无负荷起动阀，对水冷式空压机，还需自动供给和停止冷却水；③当贮气罐的气压降低到工作压力下限时，备用空压机自动投入，并发出报警信号。集水井排水装置自动控制：水电站的集水井排水装置，是用于排除厂房渗漏水和生产污水的。为了保证运行安全，使厂房不致潮湿和被淹，集水井排水装置应该实现自动控制，对集水井排水装置的自动控制有如下要求：①自动起动和停止工作水泵，维持集水井水位在规定的范围内；②当工作泵发生故障或来水量大增，使集水井水位上升到备用泵起动水位时，应自动投入备用水泵，同时发出报警信号。集水井排水装置通常设置两台水泵(离心泵或深井泵)，由异步电动机拖动。正常时一台工作，一台备用，可以互相切换，互为备用。进水口闸门的自动控制：以油压式启闭机的自动操作为例，说明进水口闸门自动控制的一般原理。它的操作必须满足下列要求，①快速闸门的正常提升和关闭，提升时应满足充水开度的要求；②机组事故时，应在两分钟内自动关闭闸门；③闸门全开后，若由于某种原因使闸门下降到一定的位置，则应能自动将闸门重新提升到全开位置。水轮发电机组自动程序控制机组调相压水系统的自动化：电力系统缺乏无功功率时，可以利用水电站的闲置机组作调相机运行。此时机组从系统吸收少量有功功率，而向系统输出较多的无功功率。机组作调相运行时，导叶是全关的，为了减少水的阻力和电能损耗，必须将转轮室的水位压低，使转轮在空气中旋转。机组制动系统的自动控制：机组与电力系统解列后，由于转子的巨大转动惯量贮存着较大的机械能，故若不采取任何制动措施，则转子将需很长时间才能完全停下来。这样不仅延长了停机时间，而且使机组在较长时间内处于低速运转状态。众所周知，低速运转对推力轴瓦润滑极为不利，有可能导致轴瓦在干摩擦或半干摩擦状态下运转。因此，有必要采取制动措施，以缩短停机时